МОДУЛЬОВАНА АМПЛІТУДА: ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА СПОСІБ РОБОТИ - ФІЗИЧНІ - 2025

Амплітудно - модульовані ами (амплітудна модуляція) являє собою метод передачі сигналу , в якому електромагнітна хвилі синусоїдальної несуча частота F _з , відповідає за передачу повідомлень з частотою F _сек << е _з Різним (тобто модулює) амплітуда відповідно до амплітуди сигналу.

Обидва сигнали рухаються як один, загальний сигнал (сигнал AM), який поєднує в собі: несучу хвилю (сигнал несучої) і хвилю (інформаційний сигнал), що містить повідомлення, як показано на наступному малюнку:

Малюнок 1. Амплітудна модуляція. Джерело: Wikimedia Commons.

Зазначається, що інформація подорожує, що міститься у формі, що оточує сигнал АМ, який називається огинаючою.

За допомогою цієї методики сигнал може передаватися на великі відстані, отже, цей тип модуляції широко використовується комерційним радіо та цивільним діапазоном, хоча процедуру можна проводити з будь-яким типом сигналу.

Для отримання інформації потрібен приймач, в якому процес, який називається демодуляцією, здійснюється за допомогою конвертного детектора.

Детектор конвертів - це не що інше, як дуже проста схема, що називається випрямлячем. Процедура проста і недорога, але втрати електроенергії завжди відбуваються в процесі передачі.

Як працює модульована амплітуда?

Для передачі повідомлення разом із сигналом несучої недостатньо просто додати два сигнали.

Це нелінійний процес, при якому передача способом, описаним вище, досягається шляхом множення сигналу повідомлення на сигнал несучої, обох косинусів. І до результату цього додайте сигнал несучої.

Математична форма, що є результатом цієї процедури, є змінним сигналом у часі E (t), форма якого:

Де амплітуда E _c - амплітуда носія і m - індекс модуляції, заданий:

Таким чином: E _s = mE _c

Амплітуда повідомлення невелика порівняно з амплітудою носія, тому:

В іншому випадку огинаюча сигнал AM не мала б точної форми повідомлення, що передається. Рівняння для m можна виразити у відсотках модуляції:

Ми знаємо, що синусоїдальні та косинусні сигнали характеризуються тим, що мають певну частоту та довжину хвилі.

Коли сигнал модулюється, його розподіл частоти (спектр) перекладається, що, як правило, займає певну область навколо частоти сигналу несучої f _c (яка взагалі не змінюється в процесі модуляції), називається шириною гурт.

Оскільки вони є електромагнітними хвилями, їх швидкість у вакуумі - це швидкість світла, яка пов'язана з довжиною хвилі та частотою:

Таким чином, інформація, що передається від, скажімо, радіостанції, дуже швидко переходить до приймачів.

Радіопередачі

Радіостанція повинна перетворювати слова і музику, всі звукові сигнали, в електричний сигнал однакової частоти, наприклад, використовуючи мікрофони.

Цей електричний сигнал називають сигналом частоти слухової частоти FA, оскільки він знаходиться в діапазоні від 20 до 20000 Гц, що є чутливим спектром (частотами, які чує людина).

Малюнок 2. Багато радіостанцій транслюються в AM. Джерело: Pixabay.

Цей сигнал повинен бути підсилений в електронному вигляді. У перші дні радіо його виготовляли з вакуумними трубами, які згодом були замінені значно ефективнішими транзисторами.

Потім посилений сигнал поєднується з радіочастотним сигналом FR за ланцюгами модулятора AM, щоб у результаті вийшла конкретна частота для кожної радіостанції. Це несуча частота f _c, згадана вище.

Частота несучих радіостанцій AM становить від 530 Гц до 1600 Гц, але станції, що використовують частотну модуляцію або FM, мають носії більш високої частоти: 88-108 МГц.

Наступний крок - знову підсилити комбінований сигнал і відправити його на антену, щоб він міг випромінюватися як радіохвиля. Таким чином він може поширюватися через простір, поки не потрапить до приймачів.

Прийом сигналу

Радіоприймач має антену для прийому електромагнітних хвиль, що надходять від станції.

Антена складається з електропровідного матеріалу, який у свою чергу має вільні електрони. Електромагнітне поле чинить силу на ці електрони, які негайно вібрують на тій же частоті, що і хвилі, виробляючи електричний струм.

Інший варіант полягає в тому, що приймальна антена містить котушку дроту і електромагнітне поле радіохвиль індукує в ній електричний струм. У будь-якому випадку цей потік містить інформацію, яка надходить з усіх захоплених радіостанцій.

Тепер випливає, що радіоприймач здатний розрізняти кожну радіостанцію, тобто налаштовуватися на ту, яка є кращою.

Налаштуйтеся на радіо і слухайте музику

Вибір між різними сигналами здійснюється резонансним контуром LC або осцилятором LC. Це дуже проста схема, яка містить змінний індуктор L і конденсатор C, розміщені послідовно.

Для налаштування радіостанції значення L та C регулюються так, щоб резонансна частота ланцюга збігалася з частотою сигналу, який буде налаштований, що не що інше, як несуча частота радіостанції: f _c .

Після налаштування станції вводиться в дію згадуваний на початку ланцюг демодулятора. Він відповідальний за розшифровку, так би мовити, повідомлення, яке транслюється радіостанцією. Це робиться шляхом розділення сигналу несучої та сигналу повідомлення, використовуючи діод, і ланцюг RC, який називається фільтром низьких частот.

Малюнок 3. На лівій ланцюзі осцилятора LC. Праворуч схема демодулятора. Джерело: Ф. Сапата.

Вже відокремлений сигнал знову проходить процес посилення і звідти він переходить до колонок або навушників, щоб ми могли його почути.

Тут окреслено процес, оскільки насправді стадій більше, і він набагато складніший. Але це дає нам гарне уявлення про те, як відбувається амплітудна модуляція і як вона доходить до вуха приймача.

Працював приклад

Несуча хвиля має амплітуду E _c = 2 V (RMS) і частоту f _c = 1,5 МГц. Він модулюється сигналом частоти fs = 500 Гц і амплітудою E _s = 1 В (RMS). Яке рівняння сигналу АМ?

Рішення

Замініть відповідні значення в рівняння модульованого сигналу:

Однак важливо зазначити, що рівняння включає в себе пікові амплітуди, які в даному випадку є напругами. Тому необхідно передати напруги RMS до максимуму, помножившись на √2:

1. Анальфабетики. Системи модуляції Відновлено: analfatecnicos.net.
2. Джанколі, Д. 2006. Фізика: принципи застосування. 6- ^й . Ед Прентіс Холл.
3. Кесада, Ф. Комунікаційна лабораторія. Амплітудна модуляція. Відновлено з: ocw.bib.upct.es.
4. Санта-Крус, О. Амплітудна передача модуляції. Відновлено: професори.frc.utn.edu.ar.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Фізика для науки та техніки. Том 2. 7 ^ма . За ред.
6. Несуча хвиля. Відновлено з: es.wikipedia.org.